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In molti sistemi, compresa la miriade di regolatori utilizzati nei sistemi di alimentazione per automotive, la progettazione dei regolatori per la conversione di potenza è spesso un compito difficile e complesso. Questo articolo si propone di semplificare il processo di selezione, descrivendo i vantaggi, i compromessi e le applicazioni delle diverse topologie di commutazione utilizzate per i driver dei LED. I LED sono diversi dai tradizionali dispositivi elettrici, a filamento o a gas, che producono luce. Utilizzando spe- cifiche giunzioni a semiconduttore, i produttori di LED possono ottenere determinate tonalità di luce che copro- no l’intera gamma del visibile, nonché infrarossi e ul- travioletti. Nelle applicazioni automotive, i LED possono aumentare la sicurezza in scenari di guida sia diurni che notturni. L’aumento dell’efficienza può prolungare l’au- tonomia delle batterie dei veicoli elettrici e la presenza di più LED nello stesso sistema può eliminare i guasti da componente-unico. Grazie alla loro versatilità, i LED possono essere utilizzati in differenti modi. Poiché i LED emettono una luce ben controllata, i carichi che applicano sul sistema di alimen- tazione sono diversi da quelli tradizionali. Per produrre luce, i LED si basano solo su una corrente accuratamente regolata che scorre attraverso la giunzione del semicon- duttore, dove le tensioni relative ai terminali rispetto alla massa di sistema (o al telaio, in un sistema automotive) non sono correlate. Di conseguenza, i sistemi LED posso- no sfruttare le diverse topologie offerte dalle tecnologie di commutazione. Come selezionare la corretta topologia di commutazione per i sistemi LED automotive La scelta di una particolare topologia di commutazio- ne in un sistema automotive è legata alla progettazione complessiva del sistema stesso; occorre tenere conto del- la tensione minima di ingresso, della tensione massima di stringa, della capacità di ritorno (conduzione, ndt) del telaio, della capacità di uscita (carico, ndt) verso mas- sa, della corrente massima di ingresso, della corrente di uscita/LED e della attenuazione tramite PWM. Convertitori step-down (Buck) I driver LED step-down (o buck) regolano la corrente di una stringa di LED partendo da una tensione superiore a quella complessiva della stringa stessa. I driver LED buck possono essere cortocircuitati in modo sicuro con la massa di sistema, il che li rende entrambi intrinseca- mente sicuri. Permettono il ritorno attraverso il telaio (un solo filo per l’alimentazione) e possono essere facil- mente adattati ad applicazioni a matrice o di animazione. La figura 1 e l’esempio di schema nella figura 2 mostrano i diagrammi di base del sistema con il controller che mo- dula lo switch high-side per la regolazione della corrente. Alcune caratteristiche fondamentali da ricercare nei dri- ver LED step-down sono il funzionamento a frequenza fissa, l’efficienza elevata grazie a un eccellente control- lo della commutazione e a switch a bassa resistenza in- terna, una accuratezza elevata in tutto l’intervallo del “dimming” analogico e, per ottenere un valore EMI ec- LED DRIVER Guida alla topologia della conversione di potenza dei driver LED per automotive Joshua Caldwell Design Director Analog Devices EO LIGHTING - GIUGNO/LUGLIO 2023 XXI